CN112539556A - 一种克级微小气流高温升加热器及具有其的加热结构 - Google Patents

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Abstract

本申请属于气体加热器领域，特别涉及一种克级微小气流高温升加热器及具有其的加热结构。克级微小气流高温升加热器包括：增速导引管、均热体穿腔座、均热体、集肤效应体、电磁感应线圈以及可编程控制器。增速导引管上设置有安装槽以及安装孔；均热体穿腔座固定在增速导引管上，均热体穿腔座的通孔与安装孔相连通；均热体的压台部呈尖锥形，压台部安装在安装槽中，压台部由均热体穿腔座的通孔穿出，螺纹杆部的一端与压台部连接，另一端设置有温度反馈热电偶；集肤效应体通过安装在螺纹杆部上；电磁感应线圈套设在集肤效应体上，电磁感应线圈配置有中频电磁感应装置；可编程控制器能够根据温度反馈热电偶信号控制中频电磁感应装置的电磁振荡强度。

Description

一种克级微小气流高温升加热器及具有其的加热结构
技术领域
本申请属于气体加热器领域，特别涉及一种克级微小气流高温升加热器及具有其的加热结构。
背景技术
在航空发动机正向设计中，掌握发动机内部“转-静”系、“转-转”系以及外部管路连接部位偏离设计的气体泄漏量可以有效支持设计人员排查航空发动机重大故障或优化提升推力性能，比如：由于航空发动机系统组成的复杂性，有些连接部件受热不均或特定部件不同部位受热不均可能导致变形不协调导致高温气体泄漏量，这些部位高温气体泄漏即使微小至克级，也可能在长时间运行中引发航空润滑油结焦甚至航空煤油起火；有些部位由于冷却需要，精确控制泄漏量可以满足冷却需要的前提下尽量减少用气量，从而尽可能降低对发动机高推比性能的影响，基于上述原因，航空发动机部件级泄漏特性，特别是部件之间或单一部件由于受热变形不协调导致的高温气体泄漏特性试验具有相当重要的现实意义。
目前，市场上成熟的加热设备产品往往不适用于克级微小气量加热，比如：当采用放置于两端开口的压力容器中的电阻丝、电热管或硅碳棒等元件作为发热体进行气体加热和双相介质或多相介质换热方法时，为了克服附面层引发的克级微小气量近热壁流动准滞止问题，加热器本体结构将设计为超小口径长换热路径，在此情况下，直通结构的现场安装空间要求和折返结构的电热元件维修性问题均不能很好兼顾经济性；使用燃烧方法加热微小气流，除了经济性不高外，还涉及到洁净空气介质污染问题，显然也不适用；另外，除了上述直接对克级微小气流加热的思路，先采用大气量加热，再使用微小气路分支进行试验也同样遇到问题，在流量计量仪器最佳寿命工作的常温环境下，使用进口气体总量和冷却后的多余气体量差值进行试验气体测量时，计量使用的克级微小气流往往由于仪表公差带问题出现负值，而对高温克级微小气流进行计量时，会使用成本相对较高的微型高温流量计，经济性欠佳。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种克级微小气流高温升加热器及具有其的加热结构，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
本申请的第一个方面提供了一种克级微小气流高温升加热器，包括：
增速导引管，所述增速导引管的内壁上设置有安装槽，与所述安装槽对应的管壁上开设有安装孔；
均热体穿腔座，所述均热体穿腔座固定在所述增速导引管的管壁外侧，所述均热体穿腔座上开设有通孔，所述通孔与所述增速导引管的安装孔相连通；
均热体，所述均热体包括压台部以及螺纹杆部，所述压台部呈尖锥形，其上开设有气流通道，所述压台部安装在所述增速导引管的安装槽中，且锥头对应来流方向，所述压台部的一端由所述均热体穿腔座的通孔穿出，所述螺纹杆部的一端与所述压台部穿出部分螺纹连接，所述螺纹杆部的另一端设置有温度反馈热电偶；
集肤效应体，所述集肤效应体设置有内螺纹，所述集肤效应体通过螺纹配合安装在所述螺纹杆部上；
电磁感应线圈，所述电磁感应线圈套设在所述集肤效应体上，所述电磁感应线圈配置有中频电磁感应装置；
可编程控制器，所述可编程控制器能够根据接收的所述温度反馈热电偶信号控制所述中频电磁感应装置的电磁振荡强度。
可选地，所述增速导引管的进气端焊接有高压进气法兰，出气端焊接有高压出气法兰。
可选地，所述增速导引管由下半部分与上半部分通过合缝焊接组成。
可选地，所述均热体穿腔座通过焊接固定在所述增速导引管的管壁外侧。
可选地，还包括压紧螺帽，所述均热体的螺纹杆部与压台部螺纹连接后，通过所述压紧螺帽压紧。
可选地，还包括均热体承力构件，所述均热体承力构件与所述均热体的压台部后侧贴合，用于保证所述压台部的轮缘部位正确装配到所述增速导引管的内壁安装槽中。
可选地，所述压台部上开设有多个气流通道，所述气流通道均为螺纹孔通道。
本申请的第二个方面提供了一种具有克级微小气流高温升加热器的加热结构，基于如上所述的克级微小气流高温升加热器，包括：依次连接的气介质进口段、加热段以及气流物性参数测试段，其中，所述加热段上安装有所述微小气流计量仪以及所述克级微小气流高温升加热器，所述微小气流计量仪位于所述克级微小气流高温升加热器的上游。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的克级微小气流高温升加热器，克级微小气流穿越尖锥形均热体的内部气流通道，可以有效提升气流流速，增加气流扰动以及与均热体接触时间；采用电磁感线圈配合集肤效应体实现加热，使得电磁振荡能量高效转化为电磁感应体的储热并由均热体源源不断的导向加热介质；采用温度反馈热电偶进行均热体温度监控，形成自动化控制回路。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的克级微小气流高温升加热器示意图；
图2是本申请一个实施方式的具有克级微小气流高温升加热器的加热结构示意图。
其中：
1-高压进气法兰；2-电磁感应线圈；3-均热体；4-温度反馈热电偶；5-集肤效应体；6-压紧螺帽；7-均热体穿腔座；8-高压出气法兰；9-均热体承力构件；10-增速导引管；11-微小气流计量仪；12-中频电磁感应装置；13-中频感应电极。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图2对本申请做进一步详细说明。
本申请第一个方面提供了一种克级微小气流高温升加热器，包括：增速导引管10、均热体穿腔座7、均热体3、集肤效应体5、电磁感应线圈2以及可编程控制器。
具体的，如图1所示，增速导引管10的内壁上设置有安装槽，与安装槽对应的管壁上开设有安装孔，均热体穿腔座7固定在增速导引管10的管壁外侧，均热体穿腔座7上开设有通孔，通孔与增速导引管10的安装孔相连通。有利的是，本实施例中，增速导引管10的进气端焊接有高压进气法兰1，出气端焊接有高压出气法兰8，用于与其他管路连接。另外，增速导引管10可以由下半部分与上半部分通过合缝焊接组成，均热体穿腔座7通过焊接固定在增速导引管10的管壁外侧。
进一步，均热体3包括压台部以及螺纹杆部，压台部呈尖锥形，其上开设有气流通道，优选开设多个气流通道，且气流通道均为螺纹孔通道，使得由外部导入增速导引管10的气流经过压台部分为多股气流，并螺旋穿越尖锥形高温均热体3，增大气体与螺纹孔通道的接触面，压台部安装在增速导引管10的安装槽中，且锥头对应来流方向，压台部的一端由均热体穿腔座7的通孔穿出，螺纹杆部的一端与压台部穿出部分螺纹连接，螺纹杆部的另一端点焊设置有温度反馈热电偶4。有利的是，本实施例中，还包括压紧螺帽6，当均热体3的螺纹杆部旋入压台部后，通过压紧螺帽6压紧。本实施例中，还设置有均热体承力构件9，均热体承力构件9与均热体3的压台部后侧贴合，均热体3的压台部与均热体承力构件9组合后，轮缘同时安装到增速导引管10下半部分的内壁安装槽中，保证压台部的轮缘部位正确装配到位，然后将增速导引管10的下半部分与上半部分合缝焊接成一体。
进一步，集肤效应体5呈管状，设置有内螺纹，集肤效应体5通过螺纹配合安装在均热体3的螺纹杆部上，实现均热体3与电磁感应体同轴并紧密连接；电磁感应线圈2螺旋型中空结构，套设在集肤效应体5上，且两者物理不接触周向间隔均匀，电磁感应线圈2的两端分别与中频电磁感应装置12的中频感应电极13连接，可编程控制器能够根据接收的温度反馈热电偶4信号控制中频电磁感应装置12的电磁振荡强度。
基于上述的克级微小气流高温升加热器，本申请的第二个方面提供了一种具有克级微小气流高温升加热器的加热结构，包括：依次连接的气介质进口段I、加热段以及气流物性参数测试段III，其中，加热段上安装有微小气流计量仪11以及克级微小气流高温升加热器II，微小气流计量仪11位于克级微小气流高温升加热器II的上游。
本申请的克级微小气流高温升加热器及具有其的加热结构，克级微小气流进入增速导引管10后，通过尖锥形压台部分流为多股气流，并螺旋穿越尖锥形高温均热体3的内部达到有效提升温度的目的；均热体3与集肤效应体5紧密相连，集肤效应体5作为电磁感应体，其热源由中频电磁振荡的集肤效应提供，可编程控制器根据均热体3端部设置的温度反馈热电偶4信号，控制中频电磁感应装置12的电磁振荡强度。均热体3端部设置的温度反馈热电偶4与可编程控制器的预设温度值形成闭环比对，向中频电磁振荡使能以此来控制电磁振荡强度，使集肤效应体5达到预设温度。
本申请的克级微小气流高温升加热器及具有其的加热结构，将克级微小气流分流为多股气流，并螺旋穿越尖锥形高温均热体的内部，可以有效提升气流流速，增加气流扰动以及与均热体接触时间，解决了克级微小气流高温升提温困难的问题；采用电磁感应体与均热体同轴安装并紧密连接，可以有效避免常用均热体材质在集肤效应下加热效果有限问题，以及常用电磁感应材料热导率不佳问题，使中频电磁振荡能量高效转化为电磁感应体的储热并由均热体源源不断的导向加热介质；采用温度反馈热电偶进行均热体温度监控，能与一般的工业级闭环控制系统有效融合，可以便捷形成自动化控制回路，只需输入预置数值，系统即可自动运行；另外，温度反馈热电偶数值还能作为均热体安全运行监控值，当加入安全阀值判定时，可以在安全阀值下自动运行，安全阀值以上自动停止运行，便捷方便；本申请还可实现气体流量冷端测量，在未加热的进气端设置微小气流计量仪，只需选用常温的高精度流量计量仪即可，解决了高温克级微小流量精确测量问题。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种克级微小气流高温升加热器，其特征在于，包括：
增速导引管(10)，所述增速导引管(10)的内壁上设置有安装槽，与所述安装槽对应的管壁上开设有安装孔；
均热体穿腔座(7)，所述均热体穿腔座(7)固定在所述增速导引管(10)的管壁外侧，所述均热体穿腔座(7)上开设有通孔，所述通孔与所述增速导引管(10)的安装孔相连通；
均热体(3)，所述均热体(3)包括压台部以及螺纹杆部，所述压台部呈尖锥形，其上开设有气流通道，所述压台部安装在所述增速导引管(10)的安装槽中，且锥头对应来流方向，所述压台部的一端由所述均热体穿腔座(7)的通孔穿出，所述螺纹杆部的一端与所述压台部穿出部分螺纹连接，所述螺纹杆部的另一端设置有温度反馈热电偶(4)；
集肤效应体(5)，所述集肤效应体(5)设置有内螺纹，所述集肤效应体(5)通过螺纹配合安装在所述螺纹杆部上；
电磁感应线圈(2)，所述电磁感应线圈(2)套设在所述集肤效应体(5)上，所述电磁感应线圈(2)配置有中频电磁感应装置(12)；
可编程控制器，所述可编程控制器能够根据接收的所述温度反馈热电偶(4)信号控制所述中频电磁感应装置(12)的电磁振荡强度。
2.根据权利要求1所述的克级微小气流高温升加热器，其特征在于，所述增速导引管(10)的进气端焊接有高压进气法兰(1)，出气端焊接有高压出气法兰(8)。
3.根据权利要求2所述的克级微小气流高温升加热器，其特征在于，所述增速导引管(10)由下半部分与上半部分通过合缝焊接组成。
4.根据权利要求1所述的克级微小气流高温升加热器，其特征在于，所述均热体穿腔座(7)通过焊接固定在所述增速导引管(10)的管壁外侧。
5.根据权利要求1所述的克级微小气流高温升加热器，其特征在于，还包括压紧螺帽(6)，所述均热体(3)的螺纹杆部与压台部螺纹连接后，通过所述压紧螺帽(6)压紧。
6.根据权利要求1所述的克级微小气流高温升加热器，其特征在于，还包括均热体承力构件(9)，所述均热体承力构件(9)与所述均热体(3)的压台部后侧贴合，用于保证所述压台部的轮缘部位正确装配到所述增速导引管(10)的内壁安装槽中。
7.根据权利要求1所述的克级微小气流高温升加热器，其特征在于，所述压台部上开设有多个气流通道，所述气流通道均为螺纹孔通道。
8.一种具有克级微小气流高温升加热器的加热结构，基于权利要求1至权利要求7任意一项所述的克级微小气流高温升加热器，其特征在于，包括：依次连接的气介质进口段、加热段以及气流物性参数测试段，其中，所述加热段上安装有所述微小气流计量仪以及所述克级微小气流高温升加热器，所述微小气流计量仪位于所述克级微小气流高温升加热器的上游。
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